20世紀(jì)爬虱,一個(gè)關(guān)于創(chuàng)新發(fā)明的理論體系被前蘇聯(lián)封鎖了近半個(gè)世紀(jì)(向其他國(guó)家嚴(yán)格保密)隶债。
這個(gè)理論體系的創(chuàng)立者曾經(jīng)接受過(guò)前蘇聯(lián)克格勃(國(guó)家安全委員會(huì))負(fù)責(zé)人貝利亞的接見(jiàn),又被流放到著名的古拉格(位于西伯利亞)跑筝。
即使在勞改營(yíng)中死讹,面臨隨時(shí)有被處決的危險(xiǎn),這位科學(xué)家和發(fā)明家仍然每天工作12-14小時(shí)開(kāi)發(fā)和完善他的理論曲梗。
上世紀(jì)80年代中后期赞警,隨著一批前蘇聯(lián)科學(xué)家移居美國(guó)和其他西方國(guó)家妓忍,該理論才逐漸為人所知。美國(guó)愧旦、日本和韓國(guó)等各大公司陸續(xù)采用這套理論推動(dòng)產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新世剖。其中,最為典型的是三星笤虫,曾經(jīng)在90年代末期負(fù)債累累旁瘫,廣泛運(yùn)用這套理論后,不僅起死回生琼蚯,并且成為創(chuàng)新大戶酬凳。
這個(gè)傳奇的理論(體系)就是TRIZ!
它是俄文:теории решения изобретательских задач 的縮寫(xiě)“ТРИЗ”遭庶,翻譯為“發(fā)明家式的解決問(wèn)題理論”宁仔,用英語(yǔ)標(biāo)音可讀為T(mén)eoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch,縮寫(xiě)為T(mén)RIZ峦睡。英文說(shuō)法:Theory of Inventive Problem Solving翎苫,TIPS,在歐美國(guó)家有時(shí)縮寫(xiě)為T(mén)IPS榨了。
TRIZ理論是由前蘇聯(lián)發(fā)明家和科學(xué)家根里奇·阿奇舒勒(Genrich S.Altshuler)在1946年創(chuàng)立煎谍。阿奇舒勒也被尊稱(chēng)為T(mén)RIZ之父。1946年阻逮,阿奇舒勒開(kāi)始了發(fā)明問(wèn)題解決理論的研究工作粱快。當(dāng)時(shí)阿奇舒勒在前蘇聯(lián)里海海軍的專(zhuān)利局工作秩彤,在處理世界各國(guó)著名的發(fā)明 專(zhuān)利過(guò)程中叔扼,他總是考慮這樣一個(gè)問(wèn)題:當(dāng)人們進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題時(shí)漫雷,是否有可遵循的科學(xué)方法和法則瓜富,從而能迅速地實(shí)現(xiàn)新的發(fā)明創(chuàng)造或解決技術(shù)難題呢?答案是肯定的降盹!
阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)任何領(lǐng)域產(chǎn)品的變革和技術(shù)的創(chuàng)新與生物系統(tǒng)一樣与柑,都存在產(chǎn)生、生長(zhǎng)蓄坏、成熟价捧、衰老、滅亡的規(guī)律可循涡戳。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律结蟋,就能主動(dòng)地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)并能預(yù)測(cè)產(chǎn)品的未來(lái)趨勢(shì)。以后數(shù)十年中渔彰,阿奇舒勒窮其畢生精力致力于TRIZ理論的研究和完善嵌屎。在他的領(lǐng)導(dǎo)下推正,前蘇聯(lián)的研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)宝惰、企業(yè)組成了TRIZ的研究團(tuán)體植榕,分析了近250萬(wàn)份高水平的發(fā)明專(zhuān)利,總結(jié)出各種技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的模式以及解決各種技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理尼夺,并建立起完善的TRIZ理論體系尊残。
TRIZ方法論與創(chuàng)造性解決問(wèn)題
解決問(wèn)題的過(guò)程,類(lèi)似于在迷宮中搜索出路淤堵。有兩種狀況是最不利于找到出口的夜郁,一是認(rèn)死理地一條道走到黑,另一種是不考慮線索地盲目試錯(cuò)粘勒。前者代表的是竞端,在解決問(wèn)題過(guò)程中,陷入思維慣性或心理定勢(shì)庙睡;后者類(lèi)似生物進(jìn)化過(guò)程中的“盲目變異”事富,成功與否寄希望于“瞎貓碰到死耗子”般的概率。
創(chuàng)造性解決問(wèn)題(Creative Problem-Solving)意味著乘陪,既不能限制在固定思維或者過(guò)往解決類(lèi)似問(wèn)題的慣性軌道上统台,又要在問(wèn)題空間里的可行路徑中尋找新的、更優(yōu)的出路啡邑。Elon Musk與Space X團(tuán)隊(duì)就是創(chuàng)造性解決問(wèn)題的典范贱勃。如果沿著傳統(tǒng)火箭的制造和發(fā)射方式,成本基本沒(méi)有太多下降的空間谤逼。但是他們創(chuàng)造性地構(gòu)想出可回收的方式贵扰,加上材料和制造上的其他創(chuàng)新,使得飛行器整體的發(fā)射成本降低為原來(lái)的1/10左右流部。
TRIZ的目的和價(jià)值就在于通過(guò)一套解決問(wèn)題的程序以及知識(shí)庫(kù)戚绕,幫助個(gè)人和組織獲得創(chuàng)造性解決問(wèn)題的“解法”。
TRIZ方法論的本質(zhì)可以用我們數(shù)學(xué)題的過(guò)程來(lái)解釋枝冀。面對(duì)一個(gè)一元二次方程的題目舞丛,你可以使用試錯(cuò)法,將變量代入0到9的任意數(shù)字果漾,通過(guò)對(duì)比計(jì)算結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)正確與否球切,但是效率極低。有效的解題方式是绒障,先將這個(gè)具體的題目抽象為一元二次方程的統(tǒng)一模式吨凑;針對(duì)該模式,回憶(從長(zhǎng)時(shí)記憶中提榷伺琛)通用解法怀骤;然后费封,再將次解法類(lèi)比使用在具體題目上。整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷了抽象——匹配——類(lèi)比的過(guò)程蒋伦。抽象弓摘,是針對(duì)具體問(wèn)題提取出模式;匹配痕届,將模式與對(duì)應(yīng)的通用解法進(jìn)行比對(duì)韧献;類(lèi)比,將通用解法遷移到具體問(wèn)題上面研叫。
TRIZ是一套綜合了理念锤窑、方法論、原理和工具在內(nèi)的體系嚷炉。個(gè)人認(rèn)為渊啰,最核心的概念是:技術(shù)系統(tǒng)(Technical System)、理想化程度(Ideality)和矛盾(Contradiction申屹,也可稱(chēng)為沖突)绘证。所謂技術(shù)系統(tǒng),并非深?yuàn)W的理論概念哗讥,而是我們生活中司空見(jiàn)慣的對(duì)象嚷那。比如:
1、汽車(chē)系統(tǒng):汽車(chē)作為一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)杆煞,輪胎喷鸽、發(fā)動(dòng)機(jī)噩茄、方向盤(pán)等是汽車(chē)的子系統(tǒng)涯塔。而每輛汽車(chē)都是整個(gè)交通系統(tǒng)的組成部分博烂,因此對(duì)于汽車(chē)而言狠鸳,交通系統(tǒng)就是汽車(chē)的超系統(tǒng)次询。
2捐晶、空調(diào)系統(tǒng):壓縮機(jī)和屎、散熱板窄坦、拉門(mén)等是冰箱的子系統(tǒng)唤反。而冰箱所處的環(huán)境,如:房間及其供電系統(tǒng)鸭津,就可以稱(chēng)電冰箱這一技術(shù)系統(tǒng)的超系統(tǒng)彤侍。
阿奇舒勒通過(guò)數(shù)百萬(wàn)份技術(shù)專(zhuān)利的分析發(fā)現(xiàn),技術(shù)系統(tǒng)存在著進(jìn)化的規(guī)律和模式逆趋,類(lèi)似于生物進(jìn)化盏阶。19世紀(jì),達(dá)爾文乘坐貝格爾號(hào)歷時(shí)5年進(jìn)行環(huán)球航行闻书,對(duì)動(dòng)植物和地質(zhì)方面進(jìn)行了大量的觀察和采集后名斟,提出了“進(jìn)化論”的假說(shuō)脑慧,發(fā)現(xiàn)所有生物物種是由少數(shù)共同祖先,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自然選擇過(guò)程后演化而成砰盐。這個(gè)漫長(zhǎng)過(guò)程存在一定的規(guī)律和模式闷袒。而技術(shù)系統(tǒng)的基本進(jìn)化規(guī)律表現(xiàn)在:
1、無(wú)論是一個(gè)簡(jiǎn)單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)岩梳,具有客觀的進(jìn)化法則和模式囊骤;
2、技術(shù)系統(tǒng)中各種矛盾的不斷解決是推動(dòng)這種進(jìn)化過(guò)程的動(dòng)力冀值;
可以通過(guò)“船”這個(gè)我們最為熟悉的交通工具這一技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)直觀地了解進(jìn)化模式(以S曲線作為體現(xiàn))缚窿。
提高技術(shù)系統(tǒng)的理想度(Ideality)
任何技術(shù)系統(tǒng)棘幸,在其生命周期之中,都是沿著提高理想度(Ideality)倦零,并向最理想系統(tǒng)的方向進(jìn)化的误续。理想化是系統(tǒng)進(jìn)化的主要推動(dòng)力。理想度=收益(主要和次要的收益扫茅,一切需要的結(jié)果)/成本(所有投入)+危害(不想要的結(jié)果)
任何一個(gè)系統(tǒng)都可以被描述成用于構(gòu)建系統(tǒng)的各種投入(成本)與系統(tǒng)輸出(有益和有害)之間的關(guān)系怀喉。解決問(wèn)題册倒,說(shuō)得直白一點(diǎn),就是想辦法增加系統(tǒng)的理想度磺送。通過(guò)理想度公式可以發(fā)現(xiàn)驻子,為了提高理想度我們可以把“分母”不斷減小,包括投入成本和有害功能估灿,這一過(guò)程還可能出現(xiàn)系統(tǒng)的某些組成部分消失了崇呵,這樣成本以及由其帶來(lái)的不利因素也隨之不見(jiàn)了。
例如煤油燈到電燈的發(fā)展馅袁。煤油燈的結(jié)構(gòu)包括:油壺(裝煤油的部分)域慷、燈芯、燈筒(罩住燈芯)汗销、傳遞煤油的棉繩犹褒、還有調(diào)節(jié)燈芯高度的齒輪等。煤油燈在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生帶有異味兒的煙塵弛针,并且當(dāng)煤油耗盡后很快燈就滅了等叠骑,這些都是有害的功能或者不希望存在的東西。當(dāng)發(fā)展成為電燈后削茁,燈的結(jié)構(gòu)明顯簡(jiǎn)化了宙枷,同時(shí)有害的功能和不利的特點(diǎn)也不見(jiàn)了。這就是理想度的提升茧跋。
不過(guò)慰丛,從圖中可以看出相關(guān)的結(jié)構(gòu)并不是真正消失了,而是變成了電燈這個(gè)小系統(tǒng)所在的超系統(tǒng)的組成部分瘾杭,比如:發(fā)電廠诅病、輸電線、家庭中的電線粥烁、墻壁上的電燈開(kāi)關(guān)等贤笆。這也體現(xiàn)了提高理想度的若干進(jìn)化模式之一——向更宏觀的系統(tǒng)(或者說(shuō)超系統(tǒng))轉(zhuǎn)化。TRIZ理論中页徐,在問(wèn)題解決之初苏潜,先拋開(kāi)各種限制條件,通過(guò)理想化來(lái)定義問(wèn)題的最終理想結(jié)果(Ideal Final Result变勇,IFR),以明確理想解所在的方向和位置,保證在問(wèn)題解決過(guò)程中沿著此目標(biāo)前進(jìn)并獲得最終理想解搀绣,從而避免了傳統(tǒng)創(chuàng)新方法中缺乏目標(biāo)的弊端飞袋。如果把IFR最終理想結(jié)果看作是解決問(wèn)題的目標(biāo)狀態(tài)(Goal State),那么與初始狀態(tài)(Initial State)之間的落差链患,就是“問(wèn)題空間”巧鸭。問(wèn)題空間中存在的中間狀態(tài)都是解決問(wèn)題存在的矛盾的步驟÷槟恚可以說(shuō)有多少主要矛盾需要克服纲仍,就存在多少的中間狀態(tài)。
哪里有矛盾贸毕,哪里存在問(wèn)題
“什么叫問(wèn)題?問(wèn)題就是事物的矛盾郑叠。哪里有沒(méi)有解決的矛盾,哪里就有問(wèn)題”(毛澤東)。解決問(wèn)題明棍,可以說(shuō)就是解決矛盾乡革。問(wèn)題之所以存在,就在于矛盾摊腋。
“消除技術(shù)矛盾沸版,是解決問(wèn)題的必要條件⌒苏簦”(阿奇舒勒)
阿奇舒勒從海量的專(zhuān)利中视粮,仔細(xì)研究其中的四萬(wàn)件最具創(chuàng)意的專(zhuān)利,希望從中找出解決發(fā)明問(wèn)題的原理橙凳。他發(fā)現(xiàn)每一個(gè)具有創(chuàng)意的專(zhuān)利馒铃,基本上都是在解決矛盾性問(wèn)題。更重要的是痕惋,他還發(fā)現(xiàn)区宇,這些矛盾一再地出現(xiàn),解決這些矛盾的基本方法在不同時(shí)間和不同領(lǐng)域值戳,一再地被重復(fù)使用著议谷。阿奇舒勒認(rèn)為,矛盾主要分為:工程矛盾堕虹、社會(huì)矛盾和自然矛盾卧晓。TRIZ主要研究的是工程矛盾,而工程矛盾又分為技術(shù)矛盾和物理矛盾赴捞。
技術(shù)矛盾
技術(shù)矛盾是指當(dāng)用已知的辦法去改善技術(shù)系統(tǒng)的一部分(或者一個(gè)參數(shù))時(shí)逼裆,該系統(tǒng)的其它部分(或者其它參數(shù))就要不可容忍地變壞。常表現(xiàn)為一個(gè)系統(tǒng)中的兩個(gè)子系統(tǒng)之間的矛盾:
? 在一個(gè)子系統(tǒng)中引入一種有用功能赦政,導(dǎo)致另一個(gè)子系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能或加強(qiáng)了已存在的一種有害功能胜宇;
? 消除一種有害功能導(dǎo)致另一個(gè)子系統(tǒng)有用功能的降低耀怜。在日常活動(dòng)中有許多這樣的例子:
1. 電動(dòng)汽車(chē):把電池加大桐愉,可以提升行駛里程财破,但是重量也增加了,每公里耗電量也增大了从诲。因?yàn)殡姵刈灾匾矔?huì)消耗能量左痢。
2. 吹風(fēng)機(jī):將馬達(dá)轉(zhuǎn)速提高,風(fēng)力更大系洛,讓頭發(fā)干得更快俊性,但是噪音也隨之增大,并且機(jī)身發(fā)熱也增加了描扯。
3. 空調(diào):希望制冷效果更好定页、更快,把空調(diào)匹數(shù)增大荆烈,但是空調(diào)體積和耗電量也跟著增加了拯勉。
4. 手機(jī):為了待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng),可以把鋰電池做大憔购,但是手機(jī)尺寸和重量也增加了宫峦。
因此,有人也將“技術(shù)矛盾”稱(chēng)作trade-off contradiction玫鸟,權(quán)衡的沖突导绷。權(quán)衡,意味著屎飘,系統(tǒng)中的兩個(gè)組件或者兩種參數(shù)妥曲,分別處于蹺蹺板的兩邊,一個(gè)上升钦购,另一個(gè)不可避免地下降檐盟。
對(duì)于技術(shù)矛盾,我們常常采用的是折中或者妥協(xié)的解決辦法押桃,矛盾依然存在葵萎,但是矛盾兩方面的優(yōu)劣程度都能接受。不過(guò)唱凯,對(duì)于阿奇舒勒來(lái)講羡忘,創(chuàng)造性地解決問(wèn)題,就意味著不能妥協(xié)或者盡量少的妥協(xié)磕昼。通過(guò)大量分析技術(shù)和發(fā)明專(zhuān)利卷雕,他發(fā)現(xiàn)技術(shù)矛盾存在反復(fù)出現(xiàn)的特征,并總結(jié)出了39X39的矛盾矩陣票从。39代表著技術(shù)系統(tǒng)普遍存在的性能參數(shù)或者我們對(duì)于技術(shù)系統(tǒng)功能上的期待漫雕。豎軸代表技術(shù)系統(tǒng)中將要改善的參數(shù)滨嘱,橫軸代表隨之可能惡化的參數(shù),矛盾就體現(xiàn)在兩者相交之處蝎亚。更重要的是九孩,這樣典型的技術(shù)矛盾類(lèi)型可以使用40種“創(chuàng)新原理”中的一種或者多種的組合來(lái)予以解決先馆。下面例舉幾種原理:
一发框、原理(01):分割
A、一個(gè)物體分割成幾個(gè)獨(dú)立的部分B煤墙、使物體成易于組裝和拆卸幾部分C梅惯、提高物體的可分割程度生活中的實(shí)際應(yīng)用:嬰兒的奶粉盒,拆分成為若干個(gè)可以組裝在一起的小盒子仿野,方便攜帶和倒出奶粉铣减。
二、原理(17):多維化
A脚作、將物體由一維變?yōu)槎S或由二維變?yōu)槿S空間的運(yùn)動(dòng)B葫哗、利用多層結(jié)構(gòu)替代單層結(jié)構(gòu)C、將物體傾斜或側(cè)向放置D球涛、利用物體給定面的背面生活中的實(shí)際應(yīng)用:室內(nèi)或室外的停車(chē)場(chǎng)劣针,將停車(chē)的架子設(shè)計(jì)制作成多層,可以裝下更多的汽車(chē)亿扁,增加空間利用率捺典。
三、原理(23):反饋A从祝、引入反饋B襟己、如果反饋已存在,則改變其大小或作用生活中的實(shí)際應(yīng)用:公用衛(wèi)生間目前普遍采用感應(yīng)式水龍頭牍陌,將手伸到水龍頭下擎浴,因?yàn)橛屑t外線感應(yīng),系統(tǒng)獲得“反饋”進(jìn)而自動(dòng)出水毒涧。
四贮预、原理(29):氣體和液壓結(jié)構(gòu)
使用氣體或液體的膨脹或靜壓緩沖功能代替物體的固體零部件生活中的實(shí)際應(yīng)用:耐克的Air Max氣墊運(yùn)動(dòng)鞋,在鞋底的氣囊中加入氣體链嘀,起到緩沖跑步萌狂、彈跳等動(dòng)作產(chǎn)生的壓力和沖力。
在實(shí)際工程問(wèn)題中怀泊,對(duì)于某一種技術(shù)矛盾茫藏,一般會(huì)選擇對(duì)應(yīng)的多種創(chuàng)新原理進(jìn)行檢驗(yàn)。例如下面這個(gè)“太空中的錘子”的案例:
項(xiàng)目背景:
在地球上因?yàn)橹亓Φ拇嬖谂恚N子砸到一個(gè)物體中一般不會(huì)反彈或者反彈很小务傲,但是在重力大大減小的太空中凉当,如果使用一般的鐵或者鋼制錘子,當(dāng)敲擊到硬的物體上會(huì)很快反彈回來(lái)售葡,可能造成人員傷害看杭。
解決流程:
第一步:定義技術(shù)矛盾
改善的參數(shù):“力” (10)惡化的參數(shù):“物體產(chǎn)生的有害因素”(31)
第二步:查找矛盾矩陣表(13, 3, 36, 24)
第三步:產(chǎn)生想法
原理序號(hào)13-逆向思維:
產(chǎn)生與重力場(chǎng)中結(jié)果相反的力,就不會(huì)傷害到人
原理序號(hào)3-局部質(zhì)量:
將錘子頭部一致的實(shí)體結(jié)構(gòu)變成不一致結(jié)構(gòu)挟伙,局部改為真空
原理序號(hào)36-相變:
利用材料的相變產(chǎn)生力楼雹,但會(huì)增加錐子的復(fù)雜性原理序號(hào)24-借助中介物:在真空處加入中介物水銀傳遞或執(zhí)行力
第四步:最終解決方案
綜合使用了逆向思維、局部質(zhì)量尖阔、借助中介物三個(gè)原理贮缅,即:將高密度的液態(tài)物質(zhì)(水銀)置于錘頭的空腔內(nèi)。通過(guò)引入水銀介却,在錘子下落時(shí)谴供,高密度的水銀位于錘頭空腔的頂部;在沖擊的瞬間齿坷,水銀將產(chǎn)生慣性力抵消了錘子的反彈力桂肌。
物理矛盾
一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)中,代表系統(tǒng)性能的同一個(gè)參數(shù)具有相互排斥(相反的或不同)的特點(diǎn)永淌,所構(gòu)成的矛盾稱(chēng)之為物理矛盾崎场,即:技術(shù)系統(tǒng)要求某一參數(shù)性質(zhì)為A ,同時(shí)又要求這一參數(shù)性質(zhì)為非A。例如仰禀,溫度既高又低照雁;長(zhǎng)度既長(zhǎng)又短;體積既大又写鸲瘛饺蚊;光線既明又暗;材質(zhì)既硬又軟悬嗓;容量既多又少污呼。
日常生活中相關(guān)的例子也是不勝枚舉:
1. 茶:泡茶的水溫既要高一些,才能沖泡出茶葉的風(fēng)味包竹,又不能太高或者說(shuō)低一些燕酷,才不至于燙嘴。
2. 粥:煮熟后的米的軟硬度不能太硬周瞎,太硬意味著可能沒(méi)有煮熟或者不夠粘軟苗缩,太軟或者熬得太爛則變成了米糊。
3. 白酒:酒精的濃度不能太高声诸,過(guò)高太烈酱讶,又不能過(guò)低,低了就少了酒的刺激彼乌。
4. 冰箱:空間要大才能容納更多的食物泻肯,過(guò)大又會(huì)導(dǎo)致體積太大渊迁,不利于運(yùn)輸和安放。
5. 汽車(chē):底盤(pán)需要不能太輕灶挟,太輕會(huì)導(dǎo)致重心不穩(wěn)琉朽;又不能太重,太重的話如果發(fā)動(dòng)力馬力不足稚铣,速度跑不起來(lái)并且耗油箱叁。
物理矛盾,又被稱(chēng)為Inherent Contradiction榛泛,內(nèi)在的沖突蝌蹂。與技術(shù)矛盾最大的區(qū)別在于噩斟,技術(shù)矛盾是一個(gè)系統(tǒng)里面兩個(gè)子系統(tǒng)或者兩種性能參數(shù)之間的矛盾曹锨,而物理矛盾僅是一個(gè)組件或者一個(gè)性能參數(shù)本身所存在的矛盾。所謂“又要馬兒跑又要不吃草”就是這樣的矛盾剃允。物理矛盾一般表現(xiàn)為四種情況:
1. 系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)必須存在沛简,又不能存在;
2. 系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)具有某性能“F”斥废,同時(shí)應(yīng)具有性能“-F”椒楣,“F”與“-F”是相反的性能;
3. 系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)必須處于狀態(tài)“S”及狀態(tài)“-S”牡肉,“S”與“-S”是不同的狀態(tài)捧灰;
4. 系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)不能隨時(shí)間變化,又要隨時(shí)間變化统锤。
空間分離
將矛盾雙方在不同的空間上分離毛俏,以降低解決問(wèn)題的難度。實(shí)例:一般家用冰箱為冷藏室和冷凍室兩個(gè)部分饲窿,冷藏用于存在飲品煌寇、熟食、雞蛋等逾雄;冷凍則用于保存肉類(lèi)或者需要速凍的食品阀溶。這就是從空間上進(jìn)行了分離,以解決有些食品的保存溫度需要很低鸦泳,而有些可以不那么低的矛盾银锻。
時(shí)間分離
將矛盾雙方在不同的時(shí)間段上進(jìn)行分離,以找到解決問(wèn)題的方法做鹰。實(shí)例:在需要打傘時(shí)击纬,折疊傘可以展開(kāi)來(lái)放大,而不用時(shí)可以折疊起來(lái)保存攜帶誊垢,從而解決需要遮陽(yáng)遮雨又需要方便攜帶的矛盾掉弛。
條件分離
指將矛盾雙方在不同的條件下分離出來(lái)予以解決症见。 實(shí)例:水管要?jiǎng)傂院茫悦庖蛩闹亓慷冃窝甓觯芤浤弊鳎员苊庠诙毂粌隽选=鉀Q方案:彈塑性好的復(fù)合材料乎芳。
系統(tǒng)級(jí)別的分離
一個(gè)系統(tǒng)往往由它的子系統(tǒng)組成遵蚜,而這個(gè)系統(tǒng)有可能其他更大系統(tǒng)的子系統(tǒng)。因此可以將矛盾雙方在不同的系統(tǒng)級(jí)別分離開(kāi)來(lái)奈惑,以獲得問(wèn)題的解決或降低問(wèn)題的解決難度吭净。實(shí)例:如何使用一個(gè)普通的測(cè)溫計(jì)測(cè)量一只甲蟲(chóng)的體溫?設(shè)計(jì)一個(gè)細(xì)小的體溫計(jì)肴甸,滿足甲蟲(chóng)的體積寂殉?太麻煩了,換一個(gè)思路:把若干只甲蟲(chóng)一起放在玻璃瓶中原在,再把溫度計(jì)插入蟲(chóng)子中間友扰。一只甲蟲(chóng)就升級(jí)為多只甲蟲(chóng)組成的大的系統(tǒng),通過(guò)大的系統(tǒng)來(lái)解決測(cè)量子系統(tǒng)的問(wèn)題庶柿。當(dāng)然村怪,針對(duì)較為復(fù)雜的問(wèn)題,我們會(huì)綜合采用不同的分離原理浮庐。
古時(shí)候有位土地爺甚负,有一天他要外出,臨行前囑咐他的兒子替他在土地廟“當(dāng)值”审残,并且一定要把前來(lái)祈禱者的話記下來(lái)梭域。他走后,前前后后來(lái)了四個(gè)祈禱者——一位船夫祈禱趕快刮風(fēng)维苔,以便乘風(fēng)遠(yuǎn)航碰辅;一位果農(nóng)祈禱別刮風(fēng),避免把快成熟的果子給刮下來(lái)介时;一個(gè)種地的農(nóng)民祈禱趕緊下雨没宾,以免耽誤播種的季節(jié);一位商人祈禱千萬(wàn)別下雨沸柔,以便趁著好天氣帶著大量的貨物趕路循衰。
這一下子可難住了土地爺?shù)膬鹤樱恢撛趺崔k才能滿足這些人們的彼此不同的要求褐澎,只好把所有祈禱者的話都原封不動(dòng)地記了下來(lái)会钝。很快,土地爺回來(lái)了,看了兒子的記錄迁酸,哈哈一笑說(shuō)先鱼,別愁眉苦臉了,照我的辦法做就是了奸鬓,肯定能滿足他們各自的要求焙畔。
土地爺提筆在上面批了四句話:刮風(fēng)莫到果樹(shù)園,刮風(fēng)河邊好行船串远;白天天晴好走路宏多,夜晚下雨潤(rùn)良田。如此一來(lái)澡罚,四個(gè)不同的祈禱都如愿以償伸但、皆大歡喜。
其實(shí)留搔,土地爺?shù)那皟删湓捳f(shuō)的是風(fēng)的“空間分離”更胖,后兩句話說(shuō)的是雨的“時(shí)間分離”。在TRIZ體系中催式,4種分離原理是與40個(gè)創(chuàng)新原理對(duì)應(yīng)起來(lái)函喉。以空間分離原理為例,可以利用以下10個(gè)創(chuàng)新原理荣月,來(lái)解決與空間分離有關(guān)的物理矛盾。
創(chuàng)新原理l:分割
創(chuàng)新原理2:抽取
創(chuàng)新原理3:局部質(zhì)量
創(chuàng)新原理4:增加不對(duì)稱(chēng)性
創(chuàng)新原理7:嵌套
創(chuàng)新原理13:逆向思維
創(chuàng)新原理17:多維化
創(chuàng)新原理24:借助中介物
創(chuàng)新原理26:復(fù)制
創(chuàng)新原理30:柔性外殼或薄膜
使用分離原理與對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新原理解決問(wèn)題的一般步驟梳毙,以安全氣囊為例:
物理矛盾分析:
安全氣囊的充氣既要快哺窄,又不能快。充氣速度過(guò)快账锹,會(huì)使氣囊硬度大萌业,傷害乘客;充氣速度慢奸柬,又會(huì)導(dǎo)致氣囊不能有效地保護(hù)乘客生年。可用資源主要有:空氣廓奕、壓力抱婉、氣囊本身、安全帶等桌粉。
解決過(guò)程:
第一步:定義物理矛盾
參數(shù):壓力要求1:大要求2:姓艏ā(不能太大)
第二步:什么時(shí)間需要滿足什么要求?
時(shí)間1:達(dá)到一定壓力前
時(shí)間2:達(dá)到一定壓力后
第三步:以上兩個(gè)時(shí)間段是否交叉铃肯?
否:應(yīng)用時(shí)間分離(?)
是:嘗試其他分離方法
創(chuàng)新原理16:“不足或過(guò)度作用”患亿,
指所期望的效果難以百分之百實(shí)現(xiàn)時(shí),稍微超過(guò)或稍微小于期望效果押逼,使問(wèn)題簡(jiǎn)化步藕。受該創(chuàng)新原理的啟發(fā)惦界,首先可以迅速使氣囊膨脹到一定的壓力值×撸可以保證在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到保護(hù)乘客的氣壓表锻。在氣囊上面開(kāi)一些微小的孔,當(dāng)氣囊壓力超過(guò)閾值后乞娄,氣囊上的微小孔會(huì)張開(kāi)瞬逊,使氣囊的壓力不再升高。從而很好地解決了氣囊的膨脹速度既要快仪或,又不能快的矛盾确镊。
物-場(chǎng)分析(Substance-Field Analysis)
阿奇舒勒通過(guò)對(duì)功能的研究,發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出以下三條定律:
1. 所有的功能都可以分解為3個(gè)基本元素:執(zhí)行體范删、接受體蕾域、場(chǎng)(相互間的作用);
2. 一個(gè)存在的功能必定由這3個(gè)基本元素組成(必要條件);
3. 將相互作用的3個(gè)基本元素進(jìn)行有機(jī)的組合形成一個(gè)功能(非充分條件)到旦。
比如:在汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中旨巷,機(jī)械能(場(chǎng))通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)(物質(zhì)S2)作用于車(chē)輪(S1)而使車(chē)輪(S1)向前行駛。機(jī)械能添忘、發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輪就構(gòu)成了汽車(chē)行駛這一功能的三個(gè)要素采呐。物場(chǎng)模型是將一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)分成兩個(gè)物質(zhì)與一個(gè)場(chǎng)或一個(gè)物質(zhì)與兩個(gè)場(chǎng),用一個(gè)三角形來(lái)表示每個(gè)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能搁骑。S1- 物質(zhì)1:是一種需要改變斧吐、加工、位移仲器、發(fā)現(xiàn)煤率、控制等的作用 對(duì)象(作用承受者)S2- 物質(zhì)2:是實(shí)現(xiàn)必要作用的“工具(作用發(fā)出者)”F1、F2-場(chǎng) :代表“能量”乏冀、“力”蝶糯,是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)物質(zhì)間的相互作用、聯(lián)系和影響辆沦。依據(jù)阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)的規(guī)律:如果問(wèn)題的物-場(chǎng)模型是一樣的昼捍,那么解決方案的物-場(chǎng)模型也是一樣的,和這個(gè)問(wèn)題來(lái)自于哪個(gè)領(lǐng)域無(wú)關(guān)众辨。
有效完整模型:實(shí)現(xiàn)功能的3個(gè)元素齊全端三,且有效實(shí)現(xiàn)功能
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不完整模型:實(shí)現(xiàn)功能的3個(gè)元素不全,可能缺少場(chǎng)鹃彻,也可能是缺少(工具)物質(zhì)郊闯。
標(biāo)準(zhǔn)解法:對(duì)不完整模型,應(yīng)針對(duì)所缺少的元素給予引入物質(zhì)或引入場(chǎng),使形 成有效完整的物場(chǎng)模型团赁,從而得以實(shí)現(xiàn)功能育拨。
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效應(yīng)不足的完整模型:3個(gè)元素齊全,但功能未有效實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)得不足欢摄。
標(biāo)準(zhǔn)解法:增加物質(zhì)S3或增加另一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)強(qiáng)化有用效應(yīng)熬丧。S3可以是現(xiàn)成物質(zhì), 或是S1怀挠、S2的變異析蝴、或是環(huán)境或是通過(guò)分解環(huán)境而獲得的物質(zhì)。
效應(yīng)有害的完整模型:3個(gè)元素齊全绿淋,但產(chǎn)生了有害的效應(yīng)闷畸,需要消除這些有害效應(yīng)。
標(biāo)準(zhǔn)解法:
1. 增加另一物質(zhì)S3來(lái)阻止有害效應(yīng)的產(chǎn)生
2. 增加另一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)平衡產(chǎn)生有害效應(yīng)的場(chǎng)
不完整模型的案例:
1.引入物質(zhì)
2.引入新的場(chǎng)衣服洗完了如何變干吞滞?可以通過(guò)引入新的場(chǎng)佑菩,比如:
(1)甩干法:洗衣機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力(機(jī)械場(chǎng));
(2)烘干法:通過(guò)加熱(熱場(chǎng))進(jìn)行烘干裁赠。
效應(yīng)有害的完整模型的案例:
1.增加另一物質(zhì)S3來(lái)阻止有害效應(yīng)的產(chǎn)生殿漠,S3可以是現(xiàn)成的物質(zhì),也可以是其他物質(zhì)防曬:物質(zhì)S1:紫外線佩捞;物質(zhì)S2:皮膚绞幌。場(chǎng):光學(xué)場(chǎng)。為了防曬失尖,在皮膚上抹上防曬霜——新的物質(zhì)S3啊奄。
2.增加另一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)平衡產(chǎn)生有害效應(yīng)的場(chǎng)太空中宇航員在空間站外修理設(shè)備時(shí)會(huì)面臨極低溫度,普通的手套無(wú)濟(jì)于事掀潮。所以,工程師在手套中加裝了發(fā)熱器琼富,新增了熱場(chǎng)F2來(lái)平衡有害的效果仪吧。
效應(yīng)不足的完整模型的案例:
1.增加新的物質(zhì)S3雨雪天輪胎容易打滑,在輪胎上增加新的物質(zhì)S3—鐵鏈鞠眉,以防止打滑薯鼠。
2.增加另外一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)強(qiáng)化有用的場(chǎng)機(jī)場(chǎng)為了防止鳥(niǎo)類(lèi)撞擊到起飛或降落的飛機(jī),一般會(huì)使用模擬的炮聲或者爆炸聲械蹋。為了強(qiáng)化效果出皇,引入了超聲波——另一種場(chǎng)F2。
3.增加物質(zhì)S3并加上另一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)強(qiáng)化有用效應(yīng)在抽油煙機(jī)清潔時(shí)哗戈,使用抹布不易擦干凈郊艘,改為高溫蒸汽機(jī),增加新的物質(zhì)S3高溫蒸汽+新的場(chǎng)F2:電場(chǎng)
4.改變?cè)械奈镔|(zhì)或場(chǎng)為了幫助盲人在步行道上行走,在地磚上增加凸起的紋路纱注,另外還在紅綠燈處增加語(yǔ)音播報(bào)畏浆。
TRIZ理論體系的精粹
日本學(xué)者中川徹(日本TRIZ研究和推廣達(dá)人),嘗試用50個(gè)英文單詞的內(nèi)容來(lái)總結(jié)TRIZ理論體系的精粹(Essence of TRIZ):“技術(shù)系統(tǒng)是在幾乎不引入外部資源的條件下狞贱,通過(guò)克服矛盾的方式朝著提高理想化程度的方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)化刻获。對(duì)于創(chuàng)造性地解決問(wèn)題,TRIZ提供了一種辯證的思考方式瞎嬉,即:
- 將問(wèn)題看作一個(gè)系統(tǒng)加以理解蝎毡;
- 首先設(shè)想其理想的解(最終理想結(jié)果Ideal Final Result);
- 然后設(shè)法解決相關(guān)矛盾 氧枣°灞“
Recognition that technical systems evolve towards the increase of ideality by overcoming contradictions mostly with minimal introduction of resources.Thus, for creative problem solving, TRIZ provides a dialectic way of thinking, i.e.,
*- to understand the problem as a system, *
*- to image the ideal solution first, and *
*- to solve contradictions. *
也許是出生和成長(zhǎng)在前蘇聯(lián)的緣故,阿奇舒勒的理論體系有著濃郁的”辯證法“的底色挑胸⊙魍玻”事物的矛盾法則,既對(duì)立統(tǒng)一的法則茬贵,是唯物辯證法的最根本的法則簿透。列寧說(shuō):’就本來(lái)的意義來(lái)講,辯證法是研究對(duì)象的本質(zhì)自身的矛盾解藻±铣洌’列寧常稱(chēng)這個(gè)法則為辯證法的本質(zhì),又稱(chēng)之為辯證法的核心螟左》茸牵“(毛澤東,《矛盾論》開(kāi)篇)
首先胶背,技術(shù)系統(tǒng)存在的最大矛盾巷嚣,是系統(tǒng)目前狀態(tài)與IFR最終理想結(jié)果之間的矛盾。因?yàn)榍鳎彩窍到y(tǒng)都不可避免地朝著IFR的方向在進(jìn)化廷粒。
其次,技術(shù)系統(tǒng)在S曲線的位置和方向(矢量)红且,是由系統(tǒng)本身所包含及系統(tǒng)與其超系統(tǒng)之間的矛盾來(lái)推動(dòng)的坝茎。
最后,解決問(wèn)題存在兩個(gè)關(guān)鍵步驟——揭示矛盾和克服矛盾暇番。TRIZ中的技術(shù)矛盾嗤放、物理矛盾和物-場(chǎng)分析等工具,是在利用從技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化史中發(fā)現(xiàn)壁酬、總結(jié)和提煉的原理次酌、規(guī)律和模式等知識(shí)來(lái)進(jìn)行矛盾的分析(揭示)并生成針對(duì)矛盾的解決方案(克服矛盾)恨课。